热辐射下液滴/气泡自发迁移的数值研究

发布时间：2021-11-04 03:42

　　液滴/气泡的运动规律是动力循环相变传热的基础问题,而液滴/气泡的自发迁移运动正在引起研究学者越来越多的兴趣。在气液两相流中,两相界面处发生着传热传质过程,常常伴随着温度不均并产生界面张力分布不均,使得相界面附近的流体介质发生流动进而自发产生迁移现象,这样的运动过程被称作是Marangoni迁移运动[1]。这方面的研究对于提高相变传热的传热效率具有重要的意义,同时对于微重力下主动控制液滴/气泡的运动规律,也有重要的意义。本文主要是通过数值模拟的方法,研究热辐射条件下,由于界面温度分布不均产生的热毛细力驱动液滴/气泡迁移现象。首先概括了液滴/气泡的Marangoni自发迁移现象研究的发展过程,阐述了现有的理论分析,数值模拟以及实验方面的主要成果;然后采用Level Set Method捕捉两相界面,建立二维瞬态轴对称模型模拟了液滴/气泡的迁移过程,将低Ma数、低Re数下的数值模拟计算的结果与理论解进行比较,验证了模型的准确性,而后将数值模拟进一步推广到高Re数和高Ma数下的液滴/气泡迁移过程来展开研究。主要研究迁移工程中不同Re数下动力粘度比,导热系数比,密度比,比热容之比对液滴/气泡迁移... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－２交错网格??图中显示了计算过程中对应的速度、压力设置位置以及边界的处理方法

?１??＾ｉｎ＾ｏｕｔ??图３－１动力粘度对ＹＧＢ理论速度的影响（為？?／１，?＝?０．０１?）??０．５０－??０．４５－?、??兮?＼??３ｓ?０．４０－??＼??０．３５－?＼??■??０．３０－Ｕ?■￣■?■?■??????＿????０．０１?０．１?１??Ｖ＾ｏｕ，??图３－２导热系数对ＹＧＢ理论速度的影响（／ｉ，．？?／外，？，?＝?０．０１?）??迁移速度取决于速度场和温度场，在低Ｒｅ数下的斯托克斯流动情况下，迁??移速度仅依赖于动力粘度和导热系数变化。??３．１．２数值校验??下面我们通过数值模拟的办法加以验证，通过将模拟结果与理论解进行对比，??验证算法以及模型。相应的计算区域为４Ｒ＊８Ｒ，网格密度为８１＊１６１，时间步长??为：ｄｔ＝?１０＂４。??模拟结果显示的速度场和温度场如下

?５??时间ｔ??图３－５理论解与模拟值对比（＝０．１?）??当乂，＇“七，，＝〇．丨时，理论速度值为：???＝（）．丨９。从图屮ｎｆ以??（２?＋?３＊?Ｉ）?＊（２＋０．１）??２１??


本文编号：3474927